多弧离子镀CrAlSiN涂层对Cr12MoV钢显微硬度和耐磨性影响的研究

为了提高Cr12MoV表面的硬度和耐磨性能,采用多弧离子镀技术在淬火及氮化处理后的Cr12MoV冷作模具钢表面制备CrAlSiN涂层。结果表明:经淬火、氮化和镀膜处理后Cr12MoV钢的显微硬度得到提高,淬火后镀膜的硬度为3028 HV,氮化后镀膜的硬度为3471 HV,是基体硬度(283HV)的12倍以上。氮化处理后镀膜层的摩擦系数低于淬火后镀膜层的摩擦系数。综合对比各试样的硬度、耐磨性、摩擦系数可知,多弧离子镀CrAlSiN涂层前氮化处理的效果优于淬火处理的。

脉冲偏压和氮气分压对多弧离子镀(Zr,Cr)N薄膜结构和性能的影响

为探究基体脉冲偏压和氮气分压对(Zr,Cr)N薄膜性能的影响,采用多弧离子镀技术沉积薄膜样品,并利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射仪、摩擦实验仪和表面性能实验仪对(Zr,Cr)N薄膜样品的表面形貌、物相结构、力学性能和浸润性能进行分析.实验结果表明:在保持脉冲偏压为50 V不变、改变氮气分压的实验中,氮气分压为0.3 Pa时,薄膜的表面粗糙度最小,耐磨性能最好,磨损率为1.4167×10^(-13)m^(3)/(N·m);氮气分压为0.5 Pa时,疏水性能最好,水接触角为105.42°.在保持氮气分压0.5 Pa不变、改变基体偏压的实验中,薄膜表面粗糙度随偏压的增大而减小,摩擦磨损性能得到提升,当偏压增大到-250 V时,薄膜具有最好的疏水性能,此时接触角达到106.88°.

多弧离子镀沉积TiAlSiN涂层微观结构及力学性能分析

为开发适用于切削316L不锈钢的刀具涂层,现采用多弧离子镀技术在硬质合金基体上沉积TiAlSiN纳米复合涂层的方法,此方法可为该涂层体系进行不锈钢加工的深入研究提供参考。

多弧离子镀工艺对硬质合金PCB铣刀涂层性能的影响

在硬质合金PCB(printed circuit board)铣刀表面制备高性能的硬质涂层,可以改善切削过程中刀具快速磨损的问题。采用多弧离子镀涂层技术在YG06硬质合金试片及PCB铣刀基体上分别制备AlCrN单涂层、CrN/AlCrN复合涂层以及AlCrSiN/AlCrN纳米复合涂层,利用压痕仪及扫描电镜分析观察3种涂层的力学性能及形貌特征,且在相同条件下对3种PCB涂层铣刀进行涂层性能对比试验,分析刀具磨损机理。结果表明:3种工艺方案的涂层均有较好的膜基结合力;AlCrSiN/AlCrN纳米复合涂层铣刀使用寿命最长,约为CrN/AlCrN复合涂层铣刀的1.5倍,AlCrN单涂层铣刀的1.9倍;且其涂层的致密性和表面质量最好,更适用于IT158覆铜板的高速切削加工。

多弧离子镀CrAlSiN涂层对H13钢显微硬度和耐磨性的影响

研究了多弧离子镀CrAlSiN涂层对淬火、渗氮处理H13模具钢的显微硬度及摩擦性能。结果表明:较之于镀膜处理后的和未镀膜的共6种H13钢,淬火处理后H13钢显微硬度为530 HV;等离子渗氮处理H13钢的显微硬度为1095 HV;镀膜后的H13钢硬度达到2697 HV;镀膜后的淬火处理H13钢硬度为2840 HV,镀膜后的渗氮处理H13钢显微硬度是4010 HV。总体来看,镀膜后其磨损量明显降低,表面质量明显改善,耐磨性得到极大提升。

H13钢表面多弧离子镀CrAlN涂层的显微硬度及耐磨性影响

目的 提高H13热作模具钢表面的显微硬度及耐磨性。方法 通过多弧离子镀技术,分别对未经热处理的H13钢、淬火H13钢以及氮化H13钢的表面进行多弧离子镀沉积Cr Al N涂层,并分别对这3种基体上的Cr Al N涂层的显微硬度和摩擦磨损性能进行研究。结果 涂层表面均较为平整,且出现了白色小颗粒。经过淬火和氮化处理后,H13钢Cr Al N涂层的显微硬度达到3 300HV以上,达到基体的14倍多。与基体的摩擦系数相比,淬火和氮化处理后,H13钢的摩擦系数比基体低,镀膜后的摩擦系数比基体高。氮化H13钢表面Cr Al N涂层的磨损机理主要是磨粒磨损和黏着磨损共同作用,淬火H13钢的Cr Al N涂层磨损机理主要是黏着磨损;淬火和氮化后H13钢基体上CrAlN涂层的耐磨性均得到较大的提高。

粉末冶金靶材多弧离子镀HY3涂层抗氧化性能

目的研究靶材制备工艺对多弧离子镀(Arc ion plating,AIP)MCrAlY涂层抗氧化性能的影响。方法采用粉末冶金方法制备NiCrAlYSi(HY3)靶材,然后采用AIP在DZ125合金基体上制备HY3涂层。在1100℃下对粉末冶金靶材制备涂层进行200 h的静态氧化实验,采用SEM、XRD等对靶材和氧化前后的涂层进行微观组织分析,并与传统铸造靶材进行对比。结果采用粉末冶金方法制备的靶材成分更加均匀,相尺寸约为5μm,相较于铸造靶材降低了1个数量级。采用粉末冶金靶材制备的涂层(P涂层)元素分布更均匀、β相含量更高。经过1100℃、200 h的高温氧化,P涂层的氧化增量为1.01 mg/cm^(2),低于铸造靶材制备的涂层(C涂层,1.10 mg/cm^(2))。在200 h后,P涂层表面的热生长氧化物(TGO)完整,而C涂层表面的TGO出现了剥落现象,P涂层的活性元素均匀分布,促进TGO内生成了少量弥散分布的钉扎氧化物Y_(2)Hf_(2)O_(7),提高了TGO的抗剥落能力。更高的β相含量促进了氧化初期θ-Al_(2)O_(3)的快速生成,有利于P涂层生成保护性能更好的TGO。结论粉末冶金靶材成分的均匀性优于传统铸造靶材,采用粉末冶金靶材制备的HY3涂层的抗高温氧化性能优于铸造靶材制备的HY3涂层。

化学镀Pt对多弧离子镀NiCoCrAlY涂层高温氧化行为的影响

目的改善多弧离子镀NiCoCrAlY涂层的抗高温氧化性能,探究化学镀Pt对NiCoCrAlY涂层高温氧化行为的影响。方法采用多弧离子镀(M-AIP)技术在第二代镍基单晶高温合金上沉积NiCoCrAlY涂层,然后通过化学镀技术在其表面制备厚度约0.5μm的Pt镀层,经真空退火处理后获得Pt改性的NiCoCrAlY涂层。通过1050℃恒温氧化和循环氧化试验测试涂层的高温氧化性能,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射以及电子探针等手段对涂层物相及元素分布进行分析。结果经化学镀Pt改性后,NiCoCrAlY涂层恒温氧化20 h的氧化增重由0.78 mg/cm^(2)减小至0.47 mg/cm^(2),氧化速率常数由6.32×10^(-12)g^(2)/(cm^(4)·s)降低为2.16×10^(-12)g^(2)/(cm^(4)·s);而循环氧化300次的氧化增重由1.52 mg/cm^(2)减小至1.05 mg/cm^(2),氧化速率常数由1.93×10^(-12)g^(2)/(cm^(4)·s)降低为9.86×10^(-13)g^(2)/(cm^(4)·s)。2种涂层在本试验氧化条件下生成的氧化膜均为α-Al_(2)O_(3),但NiCoCrAlY涂层生成的氧化膜更厚且起伏明显,同时在局部区域向涂层内生长,特别是循环氧化后期氧化膜还发生了局部剥落。化学镀Pt改性后,NiCoCrAlY涂层表面生成的氧化膜明显变薄,且致密、平坦,无开裂和剥落现象,同时氧化膜向涂层内的生长得到了有效抑制。结论化学镀Pt改性可进一步提高多弧离子镀NiCoCrAlY涂层的抗高温氧化性能。

模具钢表面多弧离子镀CrAlN涂层的制备及其摩擦性能研究

为了改善模具钢表面质量,采用多弧离子镀技术在H13模具钢表面沉积CrAlN薄膜,探讨H13钢基体表面渗氮处理后对薄膜表面形貌、硬度、结合力、抗氧化性和摩擦磨损性能的影响。结果表明:基体表面渗氮处理前后制备的CrAlN涂层表面均匀致密,都有少量的大颗粒,涂层表面均呈CrN(200)面择优取向,而渗氮后制备的涂层CrN(200)面择优取向更强;基体H13钢经过表面渗氮后,硬度显著提高,对制备的涂层具有支撑作用,降低了裂纹产生倾向,提高了涂层产生裂纹的临界载荷,提高了涂层的膜基结合力;相较于基体表面未渗氮处理制备的CrAlN涂层,基体表面渗氮后制备的CrAlN涂层具有更高的硬度和结合力,更为优异的摩擦磨损性能,且抗高温氧化性能显著增强。

阴极多弧离子镀CrAlN涂层表面质量优化研究

针对高速加工中冲压模具的磨损问题,常使用阴极多弧离子镀改善表面性能,阴极多弧离子镀涂层表面质量是影响冲压模具寿命的主要因素之一。采用正交试验研究了直流偏压、氮气流量和弧源电流对CrAlN涂层表面质量的影响,采用极差法和方差法分析了直流偏压、氮气流量和弧源电流对CrAlN涂层表面质量影响的显著性。结果表明:氮气流量对CrAlN涂层表面质量影响最为显著,直流偏压也对CrAlN涂层表面大颗粒数量有较为显著的影响。当直流偏压为160 V,氮气流量为1 600 mL/min,弧源电流为120 A时,涂层表面大颗粒数量最少,涂层表面质量最好,每10 000μm^(2)里有42.5个大颗粒。

氮氩比对多弧离子镀TiAlSiN薄膜形貌和性能的影响

为了改善模具钢表面质量,采用多弧离子镀技术在H13模具钢表面沉积TiAlSiN薄膜,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法研究了不同氮氩比对薄膜表面形貌、硬度、结合力、耐腐蚀性能和抗氧化性的影响。结果表明:当氮氩比为8∶2时,薄膜表面颗粒堆积较少,光滑平整,致密性好,此时薄膜膜基结合力达到最大值20.4 N。随着氮氩比的升高,样品经过高温氧化后,增重百分比呈下降趋势,当氮氩比为8∶2时,增重百分比最低,具有最佳的高温抗氧化性能;并且此时薄膜的自腐蚀电流密度达到最小,为3.147×10^(-5)A/cm^(2),薄膜的耐腐蚀性能最优。

多弧离子镀TiCrAlN涂层的制备及其摩擦性能研究

为了改善模具钢表面质量,采用多弧离子镀技术在H13模具钢和渗氮H13钢基体上沉积TiCrAlN薄膜,探讨H13钢基体表面渗氮处理对涂层表面形貌、硬度、结合力、抗氧化性和摩擦磨损性能的影响。结果表明:H13钢表面渗氮处理后制备的TiCrAlN涂层表面呈现出更加致密的表面形貌,颗粒与颗粒排列紧密,表面较平整,而且大颗粒的数量相对较少,表面渗氮前后制备的涂层表面呈TiAlCrN(111)面择优取向。表面渗氮后制备的TiCrAlN涂层,相对于基体未渗氮的TiCrAlN涂层,具有更高硬度和结合力,分别为2963.3HV、32.3N,以及更优的抗高温氧化性能。与基体未渗氮的TiCrAlN涂层相比,表面渗氮后制备的TiCrAlN涂层的摩擦系数降低,磨损量减少,摩擦磨损性能更为优异,在表面渗氮处理后,基体由外至内硬度逐渐下降,形成了硬度梯度分布,有助于降低应力集中,基体抵抗变形能力增强,提高了涂层和基体之间的结合性能,能够稳定支撑涂层抵抗磨损载荷,提高了涂层的耐磨性能。

基于柱状电弧靶的高沉积率真空多弧离子镀装备设计

涡轮涡扇发动机叶片、汽轮机叶片、压铸模具、轴承等零件的耐磨和耐热性能都需要50~100μm的耐热和耐磨涂层,而目前国内真空电弧离子镀设备的沉积效率一般在4~8μm/h,无法满足一次50μm以上的涂层要求。介绍一种特殊设计的柱状电弧靶,两端连接到高电压大电流的弧电源上,通过PLC控制系统反复进行正负极输入切换改变作用在柱状阴极靶靶面的电磁场方向,使处于靶面的弧斑沿着柱状靶面作向上或向下螺旋运动,从而形成弧斑在柱状阴极靶的靶面作上下反复螺旋运动,使阴极靶面上的材料高速离化,并通过工件与炉壳之间的偏压将靶材形成的等离子体引向工件表面,形成工件表面快速循环沉积结构,使工件表面最终快速的获得厚涂层,同时极大提高了靶材利用率,从而节约成本。该装置可在复杂的零件表面快速一次性沉积形成高效率(15~20μm/h)、低成本、高性能的较厚涂层,涂层厚度可达50~100μm。该厚涂层性能能够满足飞机发动机叶片、汽轮机叶片、压铸模具、轴承等零件的耐磨和耐热性能要求。

锆合金表面多弧离子镀-激光微熔复合技术制备NiCr涂层的研究

目前,锆合金表面制备涂层是保证核电设备安全运行的有效手段之一。为了提高锆合金的综合性能,采用多弧离子镀(MAIP)-激光微熔复合技术在锆合金表面制备NiCr涂层,研究激光微熔过程中激光功率对涂层表面形貌和性能的影响。结果表明:利用多弧离子镀技术对锆合金表面镀膜,经激光微熔后,锆合金表面涂层由机械结合向冶金结合转变;提高了涂层与基材的结合强度。随着激光功率的增大,锆合金表面涂层的冶金结合区越大,激光微熔后的锆合金表面涂层硬度增大。

多弧离子镀TiN涂层结合力的影响因素

选择W6Mo5Cr4V2、3Cr2W8V和GCr15等材料研究了多弧离子镀TiN涂层与基体的结合力。结果表明 ,基体表面粗糙度越小、硬度越高 ,涂层与基体的结合力越好 ,涂层厚度以 2 .5～ 3 .5 μm为最佳 ,含V量高的基体和具有强烈TiN( 111)择优取向的涂层结合力好。

多弧离子镀技术及其应用

多弧离子镀技术是离子镀技术的一种改进方法,它是把弧光放电作为金属蒸发源的表面涂层技术.由于多弧离子镀技术具有镀膜速度高,膜层的致密度大,膜的附着力好等特点,使多弧离子镀镀层在工具、模具的超硬镀膜、装饰镀膜等领域的应用越来越广泛,并将占据越来越重要的地位.介绍了多弧离子镀技术的原理、特点,并在总结和归纳了以往大量实验研究及国内外文献的基础上,分析了多弧离子镀技术的工艺发展及其在各个领域的应用,为今后多弧离子镀技术的研究与应用提供了有利借鉴.

不同偏压下铀表面多弧离子镀TiN薄膜性能研究

不同偏压下利用多弧离子镀技术在U基体上制备了TiN薄膜。利用X射线衍射(XRD)分析了薄膜的微观组织结构,用扫描电镜(SEM)观察其表面形貌。结果表明:所得薄膜为单一TiN结构,薄膜表面平整、致密,但局部仍存在大颗粒。摩擦磨损实验测定了薄膜的磨损性能。随偏压的上升,摩擦系数由0.421变为0.401。同时利用X射线光电子能谱分析仪(XPS)对湿热腐蚀20d后的样品进行了分析,并利用电化学极化实验在0.5μg/gCl-溶液中测试了基体及薄膜耐蚀性能。结果表明:TiN涂层提高了贫铀的抗腐蚀性能。

多弧离子镀TiN与不同金属基材间的接触界面与表面特性

用多弧离子镀技术在不同金属基材上进行TiN镀膜实验 ,制备了TiN/Fe、TiN/Cu和TiN/Cr/Cu复合膜 .借助扫描电子显微镜 (SEM)、X射线衍射仪 (XRD)和光电子能谱 (XPS) ,研究了TiN与Fe、Cu和Cr/Cu三种不同衬底接触界面的形貌、结构及其表面特性 .SEM观察发现 ,在一定离子镀膜条件下 ,TiN涂层可与Fe、Cu和Cr/Cu金属基材形成均匀平整的接触界面 ,在铜基上TiN界面清晰 ,在Fe与Cr/Cu界面有明显的层状晶界微结晶分布 .XRD分析显示 ,Fe、Cu和Cr/Cu表面生成的薄膜都包含TiN、Ti2 N等多晶相 ,在Cr/Cu界面还包含Ti-Cr的金属间化合物 .XPS结果表明 ,表面除了TiN膜外 ,还生成TiO2 和TiOxNy 等氧化膜 .Ar+ 刻蚀 5min后 ,TiO2 消失 ,TiOxNy 减少 ,TiN则呈增加趋势 .TiN与Cr/Cu界面形成明显的Ti-Cr和Cr-Ni互扩散层 ,这有助于增强薄膜附着力 ,形成较牢固的TiN涂层 .

多弧离子镀TiN涂层工艺及相结构

探讨了多弧离子镀技术中预轰击时间、氮分压和靶电流等对高速钢ＴｉＮ涂层的影响。结果表明，在不同的工艺条件下，ＴｉＮ涂层的相结构组成基本相同，但相对量不一样。当氮分压降低时或当预轰击时间延长时，涂层的硬度增大，耐磨性能改善。当靶电流减小时，涂层的硬度和耐磨性能降低。

钛合金表面磁控溅射与多弧离子镀TiN膜的摩擦学性能比较

分别采用磁控溅射(MS)和多弧离子镀(MAIP)技术在TC4钛合金表面制备了TiN膜层,采用划痕仪、显微硬度计和多冲试验机评价了两种方法制备膜层的膜基结合强度及承受静态和动态载荷的能力。采用球–盘磨损试验机评价了膜层的摩擦学性能,利用扫描电镜(SEM)分析了磨痕形态特征,利用轮廓仪测量了磨损体积。结果表明:磁控溅射和多弧离子镀TiN膜层均能显著提高钛合金表面的硬度和承载能力;磁控溅射TiN膜层致密、光滑,有良好的减摩作用,但由于膜层承载能力低和膜基结合强度较差,摩擦因数随磨损行程呈增大变化趋势;多弧离子镀TiN膜层结合强度高,膜层厚,承载能力强,韧性好,同时硬质TiN膜层表面分布的Ti颗粒起到了润滑作用,因而耐磨性能优于磁控溅射TiN膜层。